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[市场研究] 刀片/石墨烯/无钴电池接连迎来重大突破,动力电池行业爆发了?/宁德时代叫板比亚迪背后:宁可卑微如尘土不可扭曲如蛆虫

[市场研究] 刀片/石墨烯/无钴电池接连迎来重大突破,动力电池行业爆发了?/宁德时代叫板比亚迪背后:宁可卑微如尘土不可扭曲如蛆虫 中国电源
2020-05-28
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导读:虽然远在大洋彼岸的特斯拉“电池日”不断跳票,架不住国内的动力电池产业重磅消息不断,频频迎来重大突破。先是比亚


虽然远在大洋彼岸的特斯拉电池日不断跳票 架不住国内的动力电池产业重磅消息不断 频频迎来重大突破

先是比亚迪刀片电池横空出世 紧接着广汽宣布石墨烯电池取得了突破 再然后是一直低调的蜂巢能源 推出了可量产的无钴电池 直接把续航干到880km
动力电池产业接连不断曝出好消息 把新能源汽车都比下去了 这架势和如今L3级自动驾驶量产车频频现身有得一拼
当然热闹背后也伴随着争议 尤其是日韩电池大厂都没啥动静的时候 国内企业却频繁亮剑 我们的技术发展真的如此领先了吗这到底是科研领域的突破 还是给资本市场找话题呢
01
动力电池产业确实到了变革期
最早动力电池领域当仁不让的王者就是磷酸铁锂电池 直到2012年国家对电池能量密度提出了明确指标 能量密度更高的三元锂电池开始逆袭
车企们为了拿到高额补贴都开始转向三元锂电池 到了2015年 一直坚守磷酸铁锂电池路线的比亚迪都妥协了 三元锂开始了称霸之路

但是2019年 风向又变了 国内新能源汽车补贴大幅退坡 动力电池行业白名单也取消了 路线的选择发生了变化
补贴退坡意味着车企成本增加 所以开始把目光挪到成本更低的磷酸铁锂电池上白名单取消日韩电池企业开始进来抢食 国内电池企业压力山大 也必须寻求技术突破
这一切 催生出了2020年上半年的这场动力电池大比武
02
磷酸铁锂又成了宝贝
比亚迪举起刀片电池的大旗 宣告磷酸铁锂电池的回归 当年磷酸铁锂电池之所以被三元锂电池比下去 无外乎能量密度太低 以及低温性能差 但是它也有优势 成本低 稳定性好

比亚迪的刀片电池 就是改良后的磷酸铁锂电池 它的创新来自于材料结构和制造工艺的改变

简单来说就是比亚迪把电芯做得更薄更长更扁平化 这样体积能量密度就大幅提升了 从251Wh/L提升至332Wh/L 续航也就相应提高 第一款搭载刀片电池的比亚迪汉EV综合工况续航605公里 进入了600km也就意味着进入了目前电池续航能力第一梯队
三元锂电池一直以来的拥趸特斯拉 如今也看上了磷酸铁锂电池 国产Model 3的短续航版本就将搭载宁德时代提供的磷酸铁锂电池 对特斯拉来说 这个版本的Model 3续航没必要干到600km+ 最重要的是成本能更低就够了
只不过不管是比亚迪还是特斯拉/宁德时代 都有一个问题待解 就是磷酸铁锂电池的低温性能差问题 他们都是如何解决的还是北方地区就只能pass掉这个选项了
03
石墨烯 真的能走出实验室
和比亚迪的刀片电池相比 广汽新能源的石墨烯电池才是真正的业界重磅 毕竟三星 华为都在它身上栽过跟头 它的产业化属于全球未解之难题

石墨烯是目前发现的最薄 强度最大 导电导热性能最强的一种新型纳米材料 它的发明者因此拿了诺贝尔奖 这么牛的材料要是做成电池 就能解决电动汽车所有痛点了
后来菲斯科 三星都高调宣布过要搞石墨烯电池的汽车和手机 后来都扑街了 连华为这种看上去很踏实的企业 也和石墨烯电池扯上过关系 结局都是一样的无疾而终
最后专家都表态了 所谓的石墨烯电池技术几乎是不存在的 它在理论上能提高充放电速率 但是对容 量提升没有任何帮助 而且它作为纳米材料 和锂离子电池工业的技术体系也不兼容 这种技术只存在实验室里 产业化基本无望
目前比亚迪等电池企业主要把石墨烯作为导电添加剂用在电池中 不过广汽新能源坚信石墨烯电池可以从实验室走向市场 他们对外宣布 基于三维结构石墨烯 3DG 材料的"超级快充电池" 将在今年底搭载在埃安车型上

具体广汽的石墨烯电池应用了什么技术 他们没有对外说 只公布了一个很牛的数据8分钟充电至85% 而且电池寿命和安全性也达到使用标准了
为啥专家们都说不存在的石墨烯电池技术 广汽已经可以年底投入量产车上使用了 我也无法解答 不过既然人家都说年底就能见到了 咱们就再等等看
04
无钴电池 蜂巢快了特斯拉一步
据说特斯拉即将召开的电池日上要宣布的重磅信息就和无钴电池技术有关 只不过蜂巢能源抢在它之前发布了一种可行性方案 —— NMX无钴电池

无钴电池指的并非本身就不含钴的磷酸铁锂电池 而是去掉了钴之后的三元锂电池 为啥电池企业都追求无钴化因为钴很稀有 总储量少 价格高 开采过程还很不人道
蜂巢研发的NMX无钴电池 属于镍锰体系无钴电池的一种 去掉了钴之后提高镍比例 再掺杂其他元素 改善热稳定性 再通过包覆物质提升工作电压 进而提升能量密度
这种镍锰体系无钴电池许多企业都在做 包括宁德时代在内 区别是这其中的元素和比例 大家都要不断试错不断调整 最终找到最佳方案 目前来看 蜂巢抢先了一步 至少它最早宣布了这项技术可以量产化
根据蜂巢的介绍 他们除了在电芯核心技术上实现了突破 还在生产和PACK封装工艺上进行了创新 比如采用叠片生产技术提高了内部利用率和寿命 封装方面采用了矩阵式成组结构 比刀片电池效率更高

最终的成果L6薄片无钴长电芯 寿命达到15年120万公里 综合续航880km 明年下半年能够量产
05
动力电池产业真要变天了
可以确定的是 动力电池的市场格局将发生变化 磷酸铁锂电池重回席位 即便坐不上C位 至少在续航短 价格低的中低端车型领域会重受青睐而无钴的三元锂电池将在长续航的中高端车型上占据主力
不管上面几家推出的重磅技术 是噱头成分更大还是真有两把刷子 反正人家量产时间表都公布了 咱们到时候直接看效果就行了

反正对消费者来说 这是好事 电池的成本会更低 续航更长 安全性更高 彻底取代燃油车的时间表 也会越来越近了


作者:AutoLab
链接:https://xueqiu.com/4828772707/149771680
来源:雪球

宁德时代叫板比亚迪背后:宁可卑微如尘土,不可扭曲如蛆虫
文| 腾马丁博士
这两天,宁德时代的“针刺试验”成了汽车圈最大的瓜。
故事起于两周前,在宁德时代2019年度业绩说明会上,有投资者问到电池安全,董事长曾毓群语惊四座:“电池的安全和电池的滥用测试是两回事,有些人把滥用测试的通过等同于电池的安全。”
显然,这个“有些人”指的就是对手比亚迪;“滥用测试”,矛头指向的则是比亚迪“刀片电池”前不久通过的动力电池最严苛测试——针刺试验。
言外之意是:针刺试验≠电池安全,你比亚迪是在混淆视听。
接着,宁德时代副董事长潘健表示,公司“三元和铁锂都有可通过针刺测试的产品。”
这就是说,我宁德时代早就掌握了针刺试验,只是没宣传而已。
对此,有网友质疑到:既然你的电池那么厉害,那你也扎一下?
官方还没来得及回应,有关注电池安全的网友“小鱼锂电”购买了宁德时代 5 系及 8 系三元锂电池,按GB/T 31485标准的要求进行针刺测试。
从试验视频可见,钢针刺入后,宁德时代的电池瞬间起火燃烧,并发出巨大的爆炸声。


宁德时代坐不住了,自己动手,先后做了两次针刺试验。
可是如此一来,宁德时代麻烦更大了。
两场瞒天过海的“假实验”
网友“小鱼锂电”的测试是在5月21日,宁德时代的第一次针刺试验是在5月22日晚。
仅相隔一天时间,可以想见宁德时代想“洗白”的捉急心情。
可是,官方的试验更让人捉急。
5月22日,宁德时代在微博发布第一条关于针刺试验的视频,配文称:“是什么阻碍宁德时代做针刺测试?是技术?是体质?是巨头的面子?不,是钢针!”
然而,从试验视频可见,宁德时代将原应作为试验样品的“电芯”换为了“电池包”,导致实验结果是钢针直接折断。
这是针刺试验,还是针断试验?


业内人都知道,针刺试验的核心目的是让针贯穿极板,以便使电池短路,以便观察电池的热失控情况(这是电池最要紧的防范内容),而不是比谁壳硬,能把针崩断了
难怪网友吐槽道“史上最雷人针刺试验”,“宁德时代,掌握电池外壳核心技术!”
消费者不是专家,但也绝不是傻子。
第一次遭到了无情群嘲,那再来一次吧。
5月23日,宁德时代在微博发布了第二条针刺试验视频。
这一次,针没断。但更严重的问题也出现了。
在这次试验中,视频模糊不清,钢针有没有刺穿电池单体根本看不清楚,视频里只是遮遮掩掩地刺了一下,然后就发表结果:整个过程电池没有质量损失,电解液无泄漏,安全阀未打开,电池未起火。
很快就有网友质疑,你这是针刺试验,还是针灸试验?
上文已经说明,针刺试验的核心目的是让针贯穿极板,以便使电池短路,以便观察电池的热失控情况。
那么,这第二次试验就要回答两个问题。
首先,这次试验到底有没有真的刺穿,十分值得怀疑。既然副董事长潘健说明自家已经掌握了针刺试验的技术,那为什么不大大方方地刺呢?



其次,退一万步讲,先不论视频的清晰度问题,即使按照宁德时代的官方实验数据,结果也是不合格的。
根据宁德时代在视频中公布的数据,两个样品的初始电压均为4.15V,针刺后仅分别下降了0.48V和0.08V,并没有引起明显的短路。
再一次,违背了针刺试验的核心目的和初衷。
这是因为,没引起明显短路,就观察不到电池的热安全性;观察不到热安全性情况,针刺试验就相当于失败了。
十分明显,宁德时代的两次针刺测试都没有严格按照国标执行,而是自创了两套迷之标准。
“一流企业定标准、二流企业做品牌、三流企业做产品。”如此看来,宁德时代“果然一流”。


无论是“针断试验”还是“针灸试验”,都是偷换概念,愚弄大众。只是对普通网友来说,第二次试验的虚假性比第一次更难以识别。但在业内人眼里,谁做了真试验,谁做了假试验,结果昭然。
宁德时代的两幅面孔
如果你认为,以上就是宁德时代的全部问题,那你就错了。
做两次假试验,几番辩白与折腾,最终偷鸡不成蚀把米,权当给大家千金博一笑。这只是公关团队的蠢。
蠢可以被原谅。尽管培养了一些富豪,宁德时代毕竟还是一个成立不到十年的新公司。
拆迁款到了,气质还没跟上。
但是,这里还有更严肃的问题。
仔细看,对于针刺试验,宁德时代分明有两种态度。


表面上,宁德时代非常不屑于针刺试验。
曾毓群说,“我们要关注真正的市场安全,我们的设计、生产、检测等安全措施都要集中在市场上的汽车碰撞、汽车充电、汽车进水、汽车结露、电池包设计、电芯设计制造等全场景、全周期、全方位、全系统安全。”
这里再次偷换概念:在把单体的安全,转到电池包、系统的话题上。这个整体安全的道理并没有错,但是单体安全与整体安全是递进关系,而不是非此即彼的互斥关系。如果单体安全没有保证,整体安全如何保证?
而与此同时,背地里,针刺试验不是那么云淡风轻,却成了宁德时代的眼中之“针”,肉中之“刺”。
在最新版的GB《电动汽车用锂离子动力蓄电池安全要求》征求意见稿中,最大的变化之一就是取消了严苛的针刺试验。
而这份《安全要求(征求意见稿)》,主要起草单位之一就是宁德时代。
这不禁让人想起,近日伊利质量检验控制中心主任李翠枝建议“剔除跨境电商奶粉”所引发的争议。剔除跨境电商,是不是就意味着以后只能喝伊利的奶?是不是夹带“私货”?
十分类似地,有业内人士质疑:如此经典的针刺试验说取消就取消,怕不是有什么利益集团在背后游说吧。
即使心态阳光一点,新规之所以取消针刺的强制,最主要理由还是难度太高,所谓“法不责众”,都过不去大家脸上都不好看。现在比亚迪过去了,别人还都不行。
我们知道,两家业内最权威的国际组织:美国机动车工程师学会(SAE J2464),和美国保险商试验所(UL-2580)都有针刺试验要求;FreedomCAR虽然不是标准法规,但是作为流行的测试参考方法,也包括了针刺试验。
欧阳明高院士也曾指出,国际上动力电池要遵循很严苛的试验,包括针刺试验,我们国内还很落后,要尽量跟上步伐。
那么问题是,怎么如此经典而重要的试验,到了宁德时代这里,就需要一再讨论呢?甚至积极赞成取消国家强制?
从宁德时代的两幅面孔看来,针刺试验,非不为也,实不能也。
再论:针刺测试≠电池安全吗?
现在,抛开错综复杂的利益问题,单看技术上的,针刺测试=电池安全吗?
这也是宁德时代官方视频提出的问题。
宁德时代的论据,就是本文开篇曾毓群的指桑骂槐:“电池的安全和电池的滥用测试是两回事,有些人把滥用测试的通过等同于电池的安全。”
先普及一下,“滥用测试”是专有名词,意为条件十分严苛的极端测试。动力电池挤压测试也属于“滥用测试”。
曾毓群的问题,到底有几分道理?
“电池的安全和电池的滥用测试是两回事”,意思似乎是说,针刺试验,不一定等于现实生活中的实际失效条件。
但是,这个说法显然是荒谬的。
学过高中物理的都知道,牛顿定律不是完全复制实际情况的参数,而是提炼几个最重要的参数,再将不重要的参数理想化,否则将寸步难行。
针刺试验也是如此。如果是说针刺试验完全能复制实际失效条件,这的确是有很大难度;不过,恐怕所有试验都很难完全复制实际的失效条件。任何试验都只能提炼出典型参数,争取最大化地(或最严苛地)模拟现实。
做一个简单的类比:如果说针刺试验的“滥用测试”不具备说服力,那么,整车的碰撞试验算不算“滥用测试”?难道说,因为25%偏置碰撞过于严苛,A柱粉碎性骨折的车型你就可以放心买买买?
还是要将心比心。
针刺试验是动力电池界的珠穆朗玛峰,国内是,国际也是。别说是学术机构,就连国际上一些大品牌车企内部都是有针刺要求的,我们不能因为国标不强制,自己作为制造商就可以放松了,甚至还反咬一口,认为人家可以通过测试的是居心不良
宁可卑微如尘土,不可扭曲如蛆虫。

[延伸阅读] 

宁德时代比亚迪刀片电池不一定安全 针刺测试应取消


随着新能源补贴的退坡,磷酸铁锂电池也重新受到了车企的重视。近日,比亚迪推出了全新的“刀片电池”,成功通过了电池界最严格的“针刺测试”,甚至连比亚迪集团董事长兼总裁王传福也表示,刀片电池永远不存在“自燃”,安全性可见一斑。
不过,同为国内电池巨头的宁德时代却提出了不一样的看法。据国内媒体报道,宁德时代内部人士表示,比亚迪的刀片电池并不一定是100%安全。
据悉,动力电池的安全性测试,有三百多种测试方法。其中“针刺测试”被业内人士看作是最高的安全性保障。它的原理是“利用模拟裸露电芯被外部尖锐异物刺穿导致热失控”造成的后果。
比亚迪将三元锂电池、磷酸铁锂电池和其最新的刀片电池,放在一起进行“针刺测试”对比实验。结果显示,三元锂电池在测试过程中发生剧烈燃烧,表面温度超过500摄氏度;磷酸铁锂电池无明火、有烟,表面温度200-400摄氏度;而最新的比亚迪刀片电池无明火、无烟,表面温度在30-60摄氏度。
比亚迪以此来判定刀片电池要比三元锂电池和磷酸铁锂电池更加安全,并且不会发生自燃的情况。
看到这样的结果,宁德时代自然坐不住了。要知道宁德时代的主力电池均为三元锂电。宁德时代内部人士表示:动力电池的安全性主要表现在系统热安全、机械安全、电气安全以及功能安全,而不止是电芯的安全。在其看来,针刺单体电芯就类似于点火测试汽油、柴油的易燃性,完全忽略了油箱的保护作用。
并且,近日,宁德时代也重新做了三元锂电池针刺测试,但是结果却惊呆了众多网友。在测试时,宁德时代使用的钢针在穿刺时却被折断,导致无法进行正常的穿刺实验。
同时,宁德时代在视频下方写道,“是什么阻碍宁德时代做针刺测试?是技术?是体质?是巨头的面子?不,是钢针!”官方称,宁德时代的三元电池包,钢针根本刺不穿。不过,众多网友看到这一幕,纷纷称宁德时代是在偷换概念,侮辱网友智商,自证清白变成了自黑。
此外,内部人士还表示,电芯被针刺的情况不会发生,电池包底部“钝刺”和挤压才是更符合真实场景的测试方式。磷酸铁锂电池更容易通过针刺不是因为技术先进,而是因为材料本身热稳定性好;而三元锂电池能量密度高,对于针刺确实存在挑战,但也并非无法完成。也就是说,通过针刺测试的电池不一定安全,而不做针刺测试也不等于电池就不安全。
同时,宁德时代还支持新国标《电动汽车用动力蓄电池安全要求》取消针刺测试,并希望行业关注的方向集中到整个系统层面的安全问题。


刀片电池能否实现绝对安全?宁德时代此言一出,网友评论炸锅了

伴随着纯电动车型销量的不断增长,国人对于纯电动车安全的关注度也在逐渐增高,尤其是近两年时不时出现的“自燃事件”,更是一次又一次戳痛着车主神经。毫无疑问,在多数车主看来,底盘上的电池包,远远比动辄数十升的油箱更“危险”。


3月29日,比亚迪正式推出“刀片电池”,这一能够通过电池界最为严苛的“针刺试验”的产物,被看作电池行业的颠覆者。从本质上来看,刀片电池采用的是磷酸铁锂电池,扁平的电芯跳过模组、直接组成电池包的形式,使其能够在保留稳定性优势的同时,续航能力也得到进一步的加强。



众所周知,在刀片电池诞生以前,磷酸铁锂与三元锂电池存在着一种微妙的关系。磷酸铁锂电池稳定性强,但是能量密度低,而三元锂电池则恰恰相反。在这个追求“续航”的年代中,三元锂电池理所应当地在乘用车上得到普遍应用。然而,刀片电池的诞生打破了这种“平衡”,其取长补短的优势,直接威胁到了三元锂电池的地位。这其中,以生产三元锂电池闻名的宁德时代自然首当其冲。

近日,据有关媒体报道,宁德电池内部人士指出“刀片电池并非100%安全”,且指出例证据理力争,引发了网友的广泛讨论,令电池安全的话题再一次暴露在大众视野。那么,刀片电池是否真有比亚迪所说的那么安全?而三元锂电池是否又真的如此“脆弱”?站在消费者使用的角度来看,答案并没有这么简单。

强行洗白?宁德例证难以服众

刀片电池正式亮相之时,为众人普及了有着电池测试领域“珠穆朗玛峰”之称的项目——针刺试验,三元锂、磷酸铁锂以及刀片电池依次测试,在电池短路的情况下,刀片电池无爆炸、无明火的表现,成为其最强硬的安全背书。与此同时,三元锂电池在这一测试中未能幸免,甚至可以说是遭遇了“滑铁卢”。


当然,针对网络上有关刀片电池更安全的言论,宁德时代内部人士给出了自己的看法。在他们看来,动力电池的安全性包括系统热安全、机械安全、电气安全以及功能安全,而不止是电芯安全。与此同时,他们还以汽油和油箱为例,指出不能抛开电池保护系统,单以电芯安全性评价整个动力电池的安全性能。


客观来讲,宁德时代的这一说法确实有着几分道理,毕竟动力电池并不仅仅是电池组的堆叠,其中的温控系统、智能调节系统,均对后期使用安全产生了至关重要的影响。但是,抛开电芯性能仅仅讨论动力电池保护系统,是否就真的能服众呢?显然也并不见得。

正如网友评论所言,即使是类比燃油与油箱的关系,三元锂动力电池好比“燃油易燃+油箱坚固”,而刀片电池就好比“燃油不易燃+油箱坚固”,在相同的安全措施之下,刀片电池出现燃烧情况的概率更低,这不正是车主所想要的“安全”吗?所以,宁德时代的这一言论也被网友评价为“强行洗白、光说不做”,也不难理解为何此言一出,网友的评论便炸锅了。


当然,在首款搭载刀片电池的比亚迪汉EV尚未上市之时,我们还不能详细地评价刀片电池是否能保证“100%安全”、达到媲美搭载三元锂电池车型续航能力的水平,但是仅从针刺试验这样的极端测试中,不得不肯定刀片电池的安全稳定性,这也是宁德时代必须要承认的一点。

夸大安全?理性对待刀片电池

提起刀片电池在针刺试验中的表现,笔者至今记忆犹新,可以预料,它所表现出来的产品稳定性,足以应对几乎所有实际用车过程中可能发生的碰撞情况,“无爆炸、无燃烧”这个看似简单的要求,被刀片电池拿捏得死死的。


那么,是不是通过了针刺测试,电池便能实现绝对的安全呢?这也并不见得。在最新国标《电动汽车用动力蓄电池安全要求》中指出,取消电芯针刺试验,同时还取消了电芯跌落试验、电芯海水浸泡试验等项目,至于原因,官方给出的说法是“IEC等国标标准没有针刺试验,同时针刺试验与实际失效模式不相符等”。也就是说,在实际用车过程中,很少会出现电芯被金属尖锐物直接穿刺的情况,因而没有必要将其列为每款电池均需测试的项目。


如此来看,刀片电池能够通过针刺试验,只能说是其安全性能的一个“加分项”,并不能以此概括其安全性能受到绝对保障;从另一方面来看,三元锂电池虽未通过针刺试验,但是通过后期安全系统的弥补,还是能够提升整体的安全性能,并不会像在针刺试验中所表现得那么“不堪一击”。客观看待刀片电池与三元锂电池的安全性能,才是车主在选车时应该持以的态度。

归根结底,宁德时代有关刀片电池“并非100%安全”的说法其实并无问题,但之所以受到网友的集体讨伐,是因为其“偷换概念”,想要标榜自身的安全性能,并弱化与刀片电池的先天安全性差距。所以说,与其强行对比,不如踏实研究好自己的“油箱”,如果市面上搭载宁德时代三元锂电池的车型没有、或者极少出现安全事故,有关其“不安全”的说法也就不攻自破了。

结语:每一个时代都有其对应的产物,无论是三元锂的登台令磷酸铁锂电池退居商用车市场,还是刀片电池的诞生威胁到三元锂电池的霸主地位,一切皆有因果。所以,既然三元锂电池本身稳定性不强的特点无法改变,不如研究出更为安全的电池管理系统,产品的性能如何,用户的眼睛是雪亮的。




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